为什么存在0 dB衰减器?


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我正在阅读这篇文章:升级了用于电子自旋共振的低温扫描隧道显微镜,发现为了进行热化处理,他们使用了0 dB衰减器。

第6页:考虑到低温恒温器的有限冷却预算,并注意到RF线的传热主要由中心导体的微米厚Ag涂层决定,因此我们使用0dB衰减器对所有SR电缆进行了加热

我知道衰减器会降低信号强度(功率),但是衰减器为0 dB意味着什么?

0 dB衰减器的一般用途是什么?在本文中,它仅用于热耦合吗?


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在这里看看。这应该使您对发生的事情以及原因有一个很好的了解。0 dB连接器(不完全是0,但可能高达半dB)是不同温度系统之间的半刚性同轴电缆段之间的重要组成部分。在阅读中,他们确实很难设置和维护它们。他们正在努力。其连接器之一的数据表是XMA Corp. 2782
jonk

@DwayneReid感谢您的评论,我删除了答案,并将对其进行检查(并阅读其他答案/评论)。
Michel Keijzers


谢谢你的问题!了解在低温室中使用电子设备进行实验的过程很有趣。

Answers:


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JRE的答案涵盖了为什么通常存在0dB衰减器,在这种特定情况下,听起来就像他们正在使用它们来使电缆的内部导体和热隔离级之间形成良好的热接触,如您在第20页的图片中所见,因此冷却到热隔离阶段的低温储存器。基本上,您希望电缆与低温罐中的电缆处于同一低温下,而不是在室温下从顶部传导所有热量。另一个问题是电缆具有各向异性的热传导:电缆沿其轴向传导的热量要比径向传导的要好,这是因为保持中心导体电绝缘的绝缘体也是一种很好的隔热体(或至少比金属导体的绝缘性好得多)。内部导体)。

从安装的角度来看,它还提供了一定的机械稳定性,衰减器被固定在一个地方,而当您从室温下降到4K或更低时,由于热收缩,连接到两端的电缆会稍微移动一下。

低温是很难的,而来自可怕的300K世界的热量传递是您的最大敌人。

通用低温射频设备示意图


第20话

在此处输入图片说明


感谢您的答复。那么,在本文中,他们使用0dB衰减器以具有更好的导热性吗?听起来0dB衰减器将从空气中传导大量热量到mK级?我以为您通常希望各阶段之间具有良好的隔热性。0dB衰减器的目的是帮助RF线的内部导体热化,而其余部分在不同温度级之间热隔离吗?
Blackwidow

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正确的想法是,衰减器在绝热级和电缆的内部导体之间具有更好的导热性(Ofer的回答提出了我没想到的要点,我会画一些草图来尝试说明)。它们并没有真正影响外界或隔热阶段之间的热传导。
骆驼

您可以考虑的另一种方式:衰减器将电缆的上部(较高T值)段链接到热隔离级(TIS),以便将其传导的热量散发到TIS中,而不是继续沿电缆向下进入真正敏感的区域。TIS通常与液体氦气或氮气储罐热链接,因此它们可以吸收相对大量的热负荷,但温度要高于冰箱冷却区域。
骆驼

这条线似乎与文章的其余部分矛盾,一些编辑可能会提高答案的质量。 “在这种特定情况下,听起来好像他们正在使用它们来衰减有损电缆中RF脉冲的温度变化”

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0dB衰减器是一种电气上和机械上都与该产品系列中的其他衰减器一样的衰减器。

测试时,可以用它们代替另一个衰减器。它的作用与其他衰减器相同(就插入损耗和频率范围而言),并且在机械上完全适合于相同的空间。

一个0dB的衰减器可以满足同一产品系列中其他衰减器的所有规格,因此,将其互换可以使您的设置的所有其他性能特征保持不变。

如果您正在调谐CB无线电,则可能无关紧要,这对于高性能,最先进的东西可能至关重要。

在所引用的论文中使用一种似乎是为了减少渗入非常敏感的设备中的热量。热量会在本文所述的极低温电路中引起噪声。

似乎使用了0dB衰减器,因为它几乎同时通过了射频信号和电缆,但它不像电缆那样容易通过热量。


谢谢你的回答。您的回答听起来很正确,并且鉴于他们指出了“有限的散热预算”,您的观点是有道理的。我只是对这句话感到困惑:“我们使用0dB衰减器来加热所有SR电缆。” 使所有电缆热化意味着使其具有热平衡
。...– Blackwidow

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@JRE似乎,将电缆穿过低温腔室时的主要目的是确保将电缆完全冷却至腔室温度,以使其不会通过传导直接加热相关设备。对于同轴电缆,冷却内部导体似乎特别令人感兴趣/困难。衰减器是否有一些机械性能,如果将中心导体热结合到非常冷的金属上或漂浮在低温液体中,可能有助于冷却中心导体?

@JRE查看下面发布的响应,这听起来像您希望RF线的内部导体热化(RF线的内部导体被冷却到mK级附近),同时在其他地方保持良好的隔热性?
Blackwidow

3

一个0 dB的衰减器有助于物理地加热电缆的中心导体。衰减器基板通常是比电缆的Teflon电介质更好的导热体。但是,它们不能帮助降低300K电子设备产生的噪声。为此,您需要衰减等于或大于室温与衰减器温度之比。例如,您希望使用20 dB的衰减器将300K噪声降低到4K级别。


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有人可以确切地解释什么是“加热”吗?显然,这与温度有关,但是所引用的论文以及我在该主题上能够找到的所有内容都只是假设每个人都知道热化的含义。
JRE

我不确定是否听过具体的定义,但是模糊地知道它们之间的热连接足够好,以至于它们始终处于相同的温度下。也许沿着热平衡的路线更精确一些(一旦您用LHe填充了东西并等待了一会儿),它们之间的温差将小于x(毫厘)开尔文。
骆驼

类似于“冬天”?
误解了
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